Quand des créatures monstrueuses, connues sous le nom de Kaiju, ont commencé à surgir de la mer, une guerre a éclaté qui a coûté des millions de vies et a épuisé les ressources de l'humanité pendant des années.
Pour combattre les Kaiju géants, un type spécial d'arme a été conçu : des robots massifs, appelés Jaegers, qui sont contrôlés simultanément par deux pilotes dont les esprits sont liés dans un pont neural.
Mais même les Jaegers se révèlent presque impuissants face aux Kaiju implacables.
Sur le point de la défaite, les forces défendant l'humanité n'ont d'autre choix que de se tourner vers deux héros improbables - un ancien pilote déchu (Charlie Hunnam) et une stagiaire inexpérimentée (Rinko Kikuchi) - qui sont associés pour piloter un Jaeger légendaire mais apparemment obsolète du passé.
Ensemble, ils se dressent comme dernier espoir de l'humanité face à l'apocalypse imminente.